电气化铁道同相牵引供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电气化铁道同相牵引供电系统，包括交－直－交变压变相装置、馈线断路器、网联断路器、接触网、馈电线、回流线和轨道。本发明专利技术采用交－直－交变压变相系统，保证了铁路系统单相供电的要求，同时消除牵引网电分相装置，进而提高列车的运能；并且通过控制交－直－交系统中的第一部分交－直变换，可以大幅提高铁路负荷在电力系统侧的功率因素，而采用交－直－交变压变相装置可使电力机车这个大容量谐波源给电力系统造成的谐波“污染”大为下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气化铁道同相牵弓I供电系统。
技术介绍
单相交流系统具有结构简单、成本低、运行维护费用低等优点，所以在电气化铁路中普遍采用单相工频交流电为电力机车供电。电力机车作为大容量单相非线性负荷，通过 牵引变压器接入三相对称电力系统时，通常会向电力系统注入负序分量、谐波分量和无功 分量，这些分量将影响供电系统的电能质量和正常运行。所以电力系统对其负载的三相对 称性有严格的指标要求，同时电力系统也要求其负荷无功分量和谐波分量能控制在一定范 围内，以减少对系统的危害。为满足电力系统对负荷三相对称的要求，电气化铁道采用了相序轮换分段分相供 电方式。在铁路沿线上，以每15-35km铁路作为一个供电区段，各个区段依次分别由电力系 统中的不同相供电，各区段之间设置30m左右的分相区段。当各相分别供电的区段上运行 的机车负荷相同时，就可使电力系统在大的范围内三相负荷平衡。但是在实际运行中，由于 各区段牵引负荷的大小不可能随时相同，于是分相分段方式只能在一定程度上减轻了三相 不平衡的影响，并没有从根本上解决不对称运行问题。常常因不能满足电力系统的要求而 被迫造成铁路系统运行费用大幅提高。此外由于分段分相供电，存在电分相装置，当机车运 行到一个供电区段末端过分相时，必须经过退级、断电等一系列复杂的操作，滑行到下一个 区段再逐项恢复正常运行，这既增加了机车操作的复杂程度，同时又严重制约了机车运行 速度的提高和牵引力的发挥。尤其在铁路高速重载下，问题尤为严重。电力机车作为大容量单相非线性负荷，运行中会产生大量的谐波，给电力系统造 成极大“污染”，而现有的牵引变电系统并没有防止铁路谐波进入电力系统的能力。还有由 于电力机车重载和轻载运行没有规律，无功补偿难度较大，整个铁路负荷功率因素偏低，也 难于满足电力系统对负荷的要求，从而造成铁路系统运行费用大幅提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电气化铁道同相牵引供电系统。基于本专利技术，可以大 大提高列车的运能，并且使电力机车这个大容量谐波源给电力系统造成的谐波“污染”大为 下降。本专利技术提供了一种电气化铁道同相牵引供电系统，包括交-直-交变压变相装置、 馈线断路器、网联断路器、接触网、馈电线、回流线和轨道。其中所述交-直-交变压变相 装置用于实现交流电_直流电-交流电的转换，将三相交流电源转变为单相工频电源，设置 有三相输入端、第一输出端和第二输出端；所述交-直_交变压变相装置的三相输入端与三 相交流电源相连接，所述第一输出端通过回流线与电气化轨道相连接，所述第二输出端通 过馈电线及馈线断路器与接触网相连接。上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述交-直-交变压变相装置包括依次连接的换流变压器、整流器、电感和逆变器，为电流源型变频器电源。上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述整流器为可控整流器。上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述逆变器为PWM逆变器。另一方面，本专利技术还提供了一种电气化铁道同相牵引供电系统，包括多个上述电 气化铁道同相牵引供电系统，所述电气化铁道同相牵引供电系统通过所述网联断路器与所 述接触网连接，并将所述铁轨连接。本专利技术采用交-直-交变压变相装置，既保证了铁路系统单相供电的要求，同时又 满足电力系统对负荷三相对称的要求，可以消除牵引网电分相装置，进而解决由于电分相 带来的一系列问题，大大提高列车的运能。并且，通过控制交-直-交系统中的第一部分 交-直变换，可以大幅提高铁路负荷在电力系统侧的功率因素；而交-直-交变压变相装置 本身又有切断了 27. 5KV侧 谐波与电力系统之间的通路的能力，使电力机车这个大容量谐 波源给电力系统造成的谐波“污染”大为下降。附图说明图1为本专利技术电气化铁道同相牵引供电系统实施例的结构示意图；图2为图1所示的实施例中，变压变相装置的结构示意图；图3为本专利技术电气化铁道同相牵引供电系统另一实施例的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参照图1，图1为本专利技术电气化铁道同相牵引供电系统实施例的结构示意图。电 源来自电力系统的三相110KV或是220KV线路，经交-直-交变压变相装置1变换为单相 27. 5KV工频交流电源。单相27. 5KV工频交流电源一端接馈电线4的一端，馈电线4其间接 有馈线断路器2，馈电线4的另一端接于接触网5其间，接触网5的一端接网联断路器3，接 触网5的另一端接临近的另外一个同相牵引供电系统的网联断路器；单相27. 5KV工频交流 电源的另一端经回流线7接铁轨6。馈线断路器2的作用是完成接触网5与单相27. 5KV工频交流电的连接和断开。网 联断路器3的作用是将整个电气化铁道的接触网5连成一条导线。正常运行时，馈线断路器2和网联断路器3闭合。参照图2，图2为图1所示的实施例中，变压变相装置1的结构示意图。在图中， 交-直-交变压变相装置采用的是电流源型变频器电源。电力系统三相交流电源110KV或 是220KV经过换流变压器降压，然后整流为脉动直流。所用整流器为可控整流器(比如采 用晶闸管)，通过对可控整流器的触发角的控制就可以调节负荷在电力系统侧的功率因素 来满足电力系统对负荷功率因素的要求。直-交部分可以采用PWM逆变器方式。逆变出工 频27. 5KV单相交流电。目前可控整流器和交-直-交变压变相这种变频器技术都是成熟 的，所以本专利技术不涉及可控整流器和交-直-交变压变频装置的具体电路原理。参照图3，图3为本专利技术电气化铁道同相牵引供电系统另一实施例的结构示意图。 图中用2个电气化铁道同相供电系统连接来示意。整个电气化铁道的轨道是连接在一起的，而整个电气化铁道的接触网则是通过网联断路器连接在一起的成为同相供电接触网。 显然，图3只是一个示例，实际可以包括多个电气化铁道同相牵引供电系统。与现有的牵引供电系统相比，本专利技术最大的优点是1、采用交-直-交变压变相装置，既保证了铁路系统单相供电的要求，同时又满足 电力系统对负荷三相对称的要求。2、由于铁路系统单相供电并且同相供电，这样可以消除牵引网电分相装置，进而 解决由于电分相带来的一系列问题，大大提高列车的运能。3、通过控制交-直-交系统中的第一部分交_直变换，可以大幅提高铁路负荷功 率因素(相对于电力系统而言)。4、采用交-直-交变压变相装置，可以切断27. 5KV谐波与电 力系统之间的通路， 使电力机车这个大容量谐波源给电力系统造成的谐波“污染”大为下降。以上对本专利技术所提供的一种电气化铁道同相牵引供电系统进行详细介绍，本文中 应用了具体实施例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮 助理解本专利技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术的思 想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对 本专利技术的限制。权利要求一种电气化铁道同相牵引供电系统，其特征在于，包括交-直-交变压变相装置、馈线断路器、网联断路器、接触网、馈电线、回流线和轨道。其中所述交-直-交变压变相装置用于实现交流电-直流电-交流电的转换，将三相交流电源转变为单相工频电源，设置有三相输入端、第一输出端和第二输出端；所述交-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁道同相牵引供电系统，其特征在于，包括交－直－交变压变相装置、馈线断路器、网联断路器、接触网、馈电线、回流线和轨道。其中：所述交－直－交变压变相装置用于实现交流电－直流电－交流电的转换，将三相交流电源转变为单相工频电源，设置有三相输入端、第一输出端和第二输出端；所述交－直－交变压变相装置的三相输入端与三相交流电源相连接，所述第一输出端通过回流线与电气化轨道相连接，所述第二输出端通过馈电线及馈线断路器与接触网相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平竹，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]